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航天科工三院尖端产品助力天舟一号飞天
发表时间:2017-04-25 11:23来源:中国工业新闻网--中国工业报 字体:[][][] [打印] [关闭]

    4月20日,中国今年最重头的航天计划之一———天舟一号货运飞船随长征七号运载火箭在文昌航天发射场发射升空,即将与天宫二号交会对接。借此,由中国航天科工三院33所研制的重要部件石英挠性加速度计以及306所研制的气凝胶隔热材料随天舟一号再次踏上了太空之旅。

    此次搭载天舟一号飞天的,还有一套服务于我国未来实验室上有着高微重力水平要求的空间科学实验载荷支撑平台———空间微重力主动隔振平台。它采用磁悬浮主动隔振技术,通过测量平台的振动,利用一定的手段防止振动影响,为流体物理与燃烧、空间基础物理、空间材料科学、空间生命科学和生物技术等学科的微重力科学实验提供实验环境保障。

    33所石英挠性加速度计主任设计师魏超介绍说,评价平台隔振性能好坏的主要技术指标是空间科学试验载荷的微重力加速度大小,为使其达到理想的微重力加速度水平,要对载荷六自由度的空间运动做精确测量,石英挠性加速度计当仁不让。“加速度计能够帮助测量速度、位置等重要信息,为飞行和交会对接提供必要的实时数据。此外,石英挠性加速度计还具有低噪声的优势,也就是说输出的信号中干扰因素比较少,这将有助于系统更加快捷准确地提取关键数据。”

    记者了解到,此次搭载的石英挠性加速度计共有两大使命,首先,作为天舟一号货运飞船光纤IMU(惯性测量单元)的重要组件之一,将主要用于测量飞船飞行过程的线加速度,为飞船确定自身方位提供信息;此外,该产品还是天舟一号微重力主动隔振平台关键技术验证的重要组件,将对载荷六自由度的空间运动做精确测量,帮助平台精准消除振动。

    实际上,天舟一号上搭载的石英挠性加速度计与我国历次飞天任务渊源已久,从神舟一号到神舟七号,石英挠性加速度计成功为飞船返回舱提供了精确的测量;从神舟八号到神舟十一号,作为高精度石英挠性加速度计组合的核心器件,石英挠性加速度计身兼数职,为交会对接提供速度增量测量、为飞船姿态控制提供微重力测量、为飞船返回舱提供速度测量等;在已经完成的嫦娥3号飞行任务和即将开展的嫦娥5号飞行任务中,它都是不可或缺的重要产品,以其稳定的表现提供精准的测量数据。

    而306所研制的高性能纳米气凝胶隔热毡产品,过去曾为火箭燃气管路系统提供了有效的隔热保温手段,而这一次,该所气凝胶隔热材料应用到了天舟一号的低温锁柜,再次充分发挥了气凝胶材料超绝的隔热保温性能。

    由于气凝胶是当今世界已知的最轻的固体材料,具有超高的比表面积和极低的导热系数。多年来,306所一直致力于满足我国航天产品对高性能隔热复合材料的需求,研制开发出的系列化气凝胶材料产品使用温域覆盖-100℃~2500℃,不但解决了我国多个型号装备的关键材料问题,也在建筑、电子电器、石油化工等民用领域获得了推广应用。

    天舟一号搭载的低温锁柜被用于物资保存,其对于隔热保温材料的性能有着极其严苛的指标要求,既要绝热,又要轻薄,这是传统隔热材料不能实现的。接到研制任务后,306所研制团队首先想到了现有的比较成熟的气凝胶隔热材料,然而经过测算,现有材料的导热系数比总体单位提出性能指标还是有很大差距,远不能满足应用要求。

    为此,研制人员决定将现有的气凝胶材料真空化,创造性开发出“真空绝热板”气凝胶材料,它能有效避免空气对流引起的热传递,使得其导热系数较原有的气凝胶材料大幅降低,隔热性能提高了近一倍,同时又具备很好的隔气性和耐刺穿性。

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责任编辑: 郑亘波 任希佳